NASA Crash-testovala štruktúru kabíny EVTOL, ktorá zlyhala neočakávaným spôsobom

Ako sa koncepty pokročilej leteckej mobility (AAM) približujú k realite, NASA vyvíja výpočtové štrukturálne modely, ktoré majú pomôcť tvorcom eVTOL analyzovať a predpovedať výkon štruktúr, v ktorých navrhujú lietať pasažiermi. Fyzický pádový test, ktorý NASA vykonala krátko pred Vianocami, ukázal, že je potrebné pracovať. potrebné na overenie modelov pre lietadlá AAM.

Test sa uskutočnil vo výskumnom stredisku Langley Research Center NASA v Hamptone vo Virgínii a pri teste sa objavil testovací článok „Lift+Cruise“ (vytvorený v spojení s revolučnou technológiou vertikálneho zdvíhania agentúry – projekt RVLT), ktorý bol vydaný v zariadení v tvare hojdačky, ktoré voľne padalo z asi 30 stôp, simulujúce núdzové pristátie v rovine s dopredným pohybom.

Ako je možné vidieť v testovacom videu, plnohodnotná testovacia kabína AAM pre šesť pasažierov narazí na chodník a šmykne sa v smere svojho vektora pádu asi 20 stôp, pričom sa mierne otáča proti smeru hodinových ručičiek. Konštrukcia neposkakuje, ale strecha zadnej časti prednej kabíny sa zrúti na štyroch figurín cestujúcich vzadu.

Skúšobný predmet nereprezentoval žiadny konkrétny dizajn kabíny AAM, skôr zovšeobecnenú štruktúru vybavenú na účely pomoci pri vypĺňaní údajov pre techniky digitálneho modelovania. Rozhodujúce je, že NASA navrhla a začlenila hmotnosť nad hlavou, aby reprezentovala štruktúru krídla, rotor a umiestnenie batérie spoločné pre mnohé návrhy AAM.

Dobrým príkladom je Joby's AAM – teraz prechádza procesom typovej certifikácie FAA. Jeho krídlový box, ktorý podporuje jeho štyri dopredu, elektromotory s naklápacou gondolou, rotory a krídlo, je priamo nad kabínou. Teoreticky musí konštrukcia uniesť hmotnosť týchto komponentov, iných subsystémov a aerodynamické zaťaženie/ohyb, ktoré krídlo zažíva počas vzletu, letu (vertikálny/plavba) a pristávania.

NASA vo svojej tlačovej správe uznala, že „Existuje mnoho ďalších konfigurácií hmotnosti nad hlavou, ktoré sa môžu pri havárii správať inak.“

„Pri pohľade na podmienky nárazu pre tieto typy vozidiel je dôležité si všimnúť konštrukčnú hmotnosť a rozloženie, ktoré je potrebné vykonať pri skúmaní konkrétneho dizajnu,“ povedal Justin Littell, výskumný asistent oddelenia štrukturálnej dynamiky v Langley.

V tomto prípade strecha testovaného predmetu nemohla udržať reprezentatívnu hmotnosť pri náraze. NASA vysvetlila, že jej tím sledoval dve primárne udalosti; Prvým z nich bol dynamický výkon podlahy kabíny a posúvanie sedadiel (vertikálny pohyb a absorpcia energie sedadiel pre cestujúcich). Podlaha kabíny a sedadlá pohlcujúce energiu fungovali podľa plánu a podľa NASA obmedzovali účinok nárazu na figuríny nárazového testu, ale strecha bola iná vec.

„Naše výpočtové modely pred testom odviedli dobrú prácu pri predpovedaní deformácie kompozitu až do zlyhania konštrukcie nad hlavou,“ uviedol Littell. "Výpočtové modely však nepredpovedali celkové zrútenie [strechy], ako je vidieť v teste."

NASA tvrdí, že vplyv kolapsu nadzemnej konštrukcie na figuríny nárazového testu (tj potenciálne zranenie) sa stále zisťuje. Skúšobná kabína obsahovala niekoľko konfigurácií sedadiel vrátane experimentálneho konceptu absorbujúceho energiu NASA, rôznych veľkostí figurín pre nárazové skúšky na štúdium účinkov nárazového zaťaženia na všetky veľkosti pasažierov a modulárny kompozitný podklad absorbujúci energiu, ktorý vyvinula NASA.

Hoci sa zrútenie strechy neočakávalo, testovací tím považuje experiment za vysoko hodnotný dátový stimul pre budúce simulačné modely. „Úspešne sme otestovali koncept vozidla eVTOL, ktorý predstavuje šesťmiestne vozidlo s vysokým krídlom a hmotnosťou nad hlavou s viacerými rotormi, pričom sme získali viac ako 200 kanálov údajov a zhromaždili viac ako 20 pohľadov z palubných a vonkajších kamier.“

Tím nárazových testov NASA spracuje všetky tieto údaje v nasledujúcich mesiacoch. Je pravdepodobné, že bude zdieľať údaje a parametre vývoja svojho digitálneho modelu s rôznymi výrobcami AAM. Spoločnosti ako Joby už majú svoje vlastné režimy modelovania a simulácie – vrátane štrukturálneho modelovania/analýzy – ale nepochybne budú chcieť naliať údaje a akékoľvek poznatky získané z testu NASA.

NASA potvrdila, že údaje budú tiež použité ako základ pre vyhodnotenie potenciálnych testovacích podmienok a konfigurácií, ktoré sa použijú počas pádovej skúšky druhého testovacieho článku Lift+Cruise. Tento test je predbežne naplánovaný na koniec tohto roka. Rovnako ako pri decembrovom teste, aj pridružené video bude pre komunitu AAM povinné.